手术器械组、特别是机器人引导的手术器械的传动器组和手术器械制造技术

根据本发明专利技术的一个方面，手术器械组具有：模块化的电机驱动的驱动单元(1)，其具有包括至少一个从动元件(10A，10B；100；1000)的从动器组；和器械杆(2)，其可松脱地与驱动单元相连接，并具有包括至少一个驱动元件(20A，20B；200；2000)的驱动器组，其中，从动器组和驱动器组通过机械接口彼此联接，接口具有：至少一个单侧连接(10A-20A，10B，20B)；榫形件(100)和凹部，其中，榫形件在所述凹部中径向扩展，特别是有弹性地和/或通过至少一个单独的本体(100.1)径向扩展；和/或在榫形件和凹部之间构成沿径向方向呈波浪状的间隙，在间隙中设有可径向移动且轴向固定的中间元件组(100.7)；和/或翻转杠杆(1000)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】手术器械组、特别是机器人引导的手术器械的传动器组和 手术器械
本专利技术的一个方面涉及一种手术器械组，一种具有这种操纵器引导的器械组的操 纵器手术系统以及一种用于装配这种操纵器手术系统的操纵器的方法。
技术介绍
例如，由专利文献EP1015068A1可知一种具有操纵器引导的手术器械的操纵器 手术系统，其自由度通过操纵器中的传动器组来激活，特别是考虑到无菌的要求，这使得器 械在操纵器上的连接变得困难。 专利文献DE102009060987A1公开了一种手术用操纵器器械，其具有自己的用于 激活器械自由度的驱动单元，器械具有带有联接元件的机械接口，联接元件在不满足无菌 要求的情况下嵌入到另一联接元件的下陷凸部中。
技术实现思路
本专利技术的这一方面的目的在于提出一种更好的手术器械。 本专利技术的这一目的通过一种具有如权利要求1、11或12所述特征的手术器械来实 现。权利要求13提出了一种具有这种器械组的操纵器手术系统，权利要求14提出了一种 用于装配这种操纵器手术系统的操纵器的方法。优选的扩展方案由从属权利要求给出。 本专利技术的另一方面涉及一种用于激活特别是机器人引导的手术器械的末端执行 器的至少一个自由度的传动器组，一种这样的器械的驱动模块和器械杆，一种具有这种器 械杆和/或驱动模块的器械，一种具有至少一个这种通过操纵器引导的器械的操纵器组， 以及用于控制这种器械、特别是其驱动器和/或手动远程操作装置的一种方法和一种控制 装直。 机器人引导的微创手术器械通常具有器械杆。在通过套管针部分插入的器械杆 中，远端侧或体内的器械杆端部仍然能够通过机器人以最大四个自由度来运动（三个通过 套管针点的转动轴线和一个沿杆轴线方向的平移）。 为了能够在微创手术区域中拥有更多的自由度，专利文献W02009/079301A1提出 了一种铰接的支承在远端侧器械杆上的末端执行器，并附加地通过传动器组激活。例如，可 以由此使夹钳闭合或对内窥镜光学元件重新定向。 为了能够从手术区域给予操控手术机器人的远程操作人员以触觉上的反馈，该专 利文献W0 2009/079301A1提出：在器械杆和末端执行器支承件之间设置六轴的力-力矩 传感器。 下面根据图34对这种技术方案的缺点进行说明：正如在后面将要详细描述的那 样，在图中示出了器械杆20,在该器械杆上设有夹钳形状的末端执行器，其具有两个刃口 2. 1、2. 2。刃口 2. 1可以通过两个相反方向的传动器21、22关于其转动自由度qi相对于器 械杆进行调节，刃口 2. 2同样如此。如果夹钳在内径（未示出）上张紧，则有反作用力FE1 或FE2作用于夹钳上。这种反作用力在图34所示出的态势中不会在器械杆20中引起力，因 为它们的合力会消失。相应地，例如在专利文献WO2009079301A1中所提出的力-力矩传 感器也不会向远程操作人员发送关于由夹钳所施加的力的反馈信号，因为这种力_力矩传 感器不能独立于实际施加的夹紧力FE1或FE2来检测器械杆中的力或力矩。 本专利技术的这一方面的目的在于提出一种经过改进的手术器械和/或改进其控制。 本专利技术的这一目的通过一种用于激活具有权利要求15所述特征的手术器械的末 端执行器的传动器组来实现。权利要求25提出了一种驱动模块，一种具有这种驱动模块的 器械杆或器械，权利要求26-28提出了一种具有这种器械的操纵器组以及用于控制这种器 械的一种方法或控制装置。优选的扩展方案由从属权利要求给出。 本专利技术的另一方面涉及一种特别是机器人引导的手术器械，其包括具有至少一个 自由度的器械杆和用于激活该自由度的驱动单元；本专利技术的这一方面还涉及一种器械杆和 一种驱动单元。 专利文献W0 2011/143022A1提出了一种具有四个驱动单元的机器人引导的手术 器械，这些驱动单元成蛋糕块状地设置在基板上，并分别具有多个驱动模块。这些驱动模块 分别具有多个可移动或可转动的从动节肢，用于激活与该驱动单元相连接的器械杆的驱动 节肢。 各个驱动单元相对于基板是可主动伸缩的，以使它们的器械杆能够通过共用的导 引通道进出。从动节肢沿朝向驱动节肢的方向设置在远端侧或平行于器械杆的纵轴线的联 接装置中，并沿该远端侧的方向被弹性预紧，以确保无间隙的接触。 本专利技术的这一方面的目的在于提出一种改进的手术器械。 本专利技术的这一目的提供一种具有如权利要求29所述特征的手术器械来实现。权 利要求33提出了一种用于手术器械的器械杆，权利要求37提出了一种驱动单元。优选的 扩展方案由从属权利要求给出。 本专利技术的另一方面涉及一种特别是机器人引导的和/或用于微创手术的手术器 械，用于这种器械的一种驱动模块和器械杆以及一种将它们连接起来的方法。 例如，专利文献W0 2011/143022A1提出了一种具有器械杆的、机器人引导的微创 手术器械，器械杆通过机器人经由天然或人造的较小开口插入患者体内。为了激活特别是 末端执行器在体内的自由度，体外的驱动模块可松脱地与器械杆相连接。 本专利技术的这一方面的目的在于提出一种有利的手术器械。 本专利技术的这一目的通过一种具有如权利要求44所述特征的手术器械来实现。权 利要求56提出了一种用于这种器械的驱动模块，权利要求57提出了一种器械杆，权利要求 58提出了一种用于连接它们的方法。从属权利要求给出了优选的扩展方案。 根据本专利技术的一个方面，特别是操纵器引导的手术器械组具有模块化的电机驱动 的（motorische)驱动单元，该驱动单元具有包括一个或多个从动元件的从动器组。在本发 明中，从动元件特别是指由一个或多个部分组成的元件或组件，它们可以通过驱动单元的 电机、特别是电动机被直接或间接地激活或沿调节方向进行调节，并为此被设计用于激活 器械的自由度。在一种实施方式中，可以无线或有线地向驱动单元供给能源和/或进行控 制。 器械组还具有器械杆，在一种实施方式中将器械杆设计为，特别是通过用于微创 手术的开口可部分地插入患者体内，尤其是在内窥镜检查法中。器械杆可以全部或部分地 构造为刚性或柔性的和/或具有末端执行器，特别是手术刀，剪子、镊子，夹子，光学记录仪 和/或照明装置、尤其是光纤端部，C⑶芯片（所谓的chip-on-the-tip内窥镜)，LED等。 因此，可激活、尤其是可弯曲的内窥镜特别是也可以被看作是本专利技术意义下的器械杆。本发 明意义下的器械杆通常具有一个或多个自由度，特别是一个或多个用于定位、尤其是定向 和/或用于操控末端执行器的自由度。在一种扩展方案中，器械杆具有两个、三个或更多个 用于定向的自由度，特别是转动自由度，和/或一个或多个、尤其是最大限度的自由度，用 于操控、尤其是打开或闭合末端执行器。为了实现激活，器械杆具有包括一个或多个驱动元 件（Eintriebselement)的驱动器组。在本专利技术的意义下，驱动元件是指由一个或多个部分 组成并通过配设的从动元件被直接或间接地激活或沿调节方向进行调节的元件或组件，为 此将驱动元件设计用于激活器械的自由度。为此，其特别是可以与末端执行器单向或双向 地联接，在一种实施方式中特别是借助于一个或多个滑车组、杆、齿轮机械地联接，以及本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种手术器械组，具有：模块化的电机驱动的驱动单元(1)，其具有包括至少一个从动元件(10A，10B；100；1000)的从动器组；和器械杆(2)，其可松脱地与所述驱动单元相连接，以及具有包括至少一个驱动元件(20A，20B；200；2000)的驱动器组，其中，所述从动器组和所述驱动器组通过机械接口彼此联接，所述接口具有：至少一个单侧连接(10A‑20A，10B，20B)；榫形件(100)和凹部，其中，所述榫形件在所述凹部中径向扩展，特别是有弹性地和/或通过至少一个单独的本体(100.1)径向扩展；和/或在所述榫形件和所述凹部之间构成沿径向方向呈波浪状的间隙，在所述间隙中设有可径向移动且轴向固定的中间元件组(100.7)；和/或翻转杠杆(1000)。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.07.03 DE 102012013242.5;2013.03.11 DE 10201301. 一种手术器械组，具有： 模块化的电机驱动的驱动单元（1)，其具有包括至少一个从动元件（10A, 10B ;100 ; 1000)的从动器组；和器械杆（2)，其可松脱地与所述驱动单元相连接，以及具有包括至少 一个驱动元件（20A，20B ;200 ;2000)的驱动器组， 其中，所述从动器组和所述驱动器组通过机械接口彼此联接，所述接口具有：至少一个 单侧连接（10A-20A，10B，20B);榫形件（100)和凹部，其中，所述榫形件在所述凹部中径向 扩展，特别是有弹性地和/或通过至少一个单独的本体（100. 1)径向扩展；和/或在所述榫 形件和所述凹部之间构成沿径向方向呈波浪状的间隙，在所述间隙中设有可径向移动且轴 向固定的中间元件组（100. 7);和/或翻转杠杆（1000)。2. 如前述权利要求所述的器械组，其中，至少一个从动元件和/或驱动元件被可平移 地或可旋转地调整地引导。3. 如前面任一项权利要求所述的器械组，其中，至少一个从动元件和/或驱动元件与 联接件（10C，20C)相联接，使得能够将所述元件和所述联接件其中一个的平移运动或旋转 运动中的一种转换为所述元件和所述联接件中的其中另一个的平移运动或旋转运动的另 一种。4. 如前述权利要求所述的器械组，其中，所述联接件具有转动推力轴承（20D)和/或齿 部（20E)。5. 如前面任一项权利要求所述的器械组，其中，所述器械杆具有法兰，并且所述机械接 口设置在所述法兰的在面向末端执行器（图26 (a))的表面上、背向末端执行器（图26 (b)) 的表面上或侧表面（图26(c))上。6. 如前面任一项权利要求所述的器械组，其中，所述从动器组和/或所述驱动器组具 有至少一对方向相反的从动元件或驱动元件。7. 如前面任一项权利要求所述的器械组，其具有用于补偿公差的补偿元件（3.1)。8. 如前面任一项权利要求所述的器械组，其中，至少一个从动元件和/或驱动元件在 与它们的调节方向相反的方向上预紧。9. 如前面任一项权利要求所述的器械组，其中，从动元件和可与其相联接的驱动元件 的彼此相向的端面中的至少一个被设计为平的或球形的，和/或具有突出部，用于接合在 另一个端面中的凹部中。10. 如前面任一项权利要求所述的器械组，具有夹紧件（100.2)用于使所述机械接口 的插入凹部中的榫形件的径向扩张。11. 一种手术器械组，特别是如前面任一项权利要求所述的器械组，具有：模块化的电 机驱动的驱动单元（1)，其具有包括至少一个从动元件（10A, 10B ;100 ;1000)的从动器组； 器械杆（2)，其可松脱地与所述驱动单元相连接，并具有包括至少一个驱动元件（20A，20B; 200 ;2000)的驱动器组，其中，所述从动器组和所述驱动器组通过机械接口彼此联接；以及 无菌屏障件（3)，所述无菌屏障件被设计用于包围所述驱动单元并设置在所述驱动单元和 所述器械杆之间，以及所述无菌屏障件在所述机械接口的区域中具有位于所述从动器组和 驱动器组的调节方向上的、特别是预紧的松弛部（3. 2 ;3. 3 ;3. 4)，可平移运动的非接触式 密封件（3. 5)，用于公差补偿的补偿装置（3. 1)和/或元件隆起部（3. 6)，所述元件隆起部 可松脱地与从动元件基部和驱动元件基部（11 ;21)中的破坏性地穿过所述无菌屏障件的 一个相连接。12. -种手术器械组，特别是如前面任一项权利要求所述的器械组，具有：模块化的电 机驱动的驱动单元（1)，其具有包括至少一个从动元件（10A, 10B ;100 ;1000)的从动器组； 器械杆（2)，其可松脱地与所述驱动单元相连接，以及具有包括至少一个驱动元件（20A， 20B ;200 ;2000)的驱动器组，其中，所述从动器组和所述驱动器组通过机械接口彼此联接； 无菌屏障件（3)，其被设计用于包围所述驱动单元；和固定元件（4)，用于可松脱地与所述 驱动单元相连接，为此将所述固定元件设置在所述无菌屏障件的背向所述驱动单元的表面 上。13. -种操纵器手术系统，具有至少一个操纵器和至少一个操纵器引导的、如前面任一 项权利要求所述的器械组，所述器械组的驱动单元（1)和器械杆（2)彼此连接。14. 一种用于装配如前述权利要求所述的操纵器手术系统的操纵器的方法，其中，模块 化的电机驱动的驱动单元（1)和器械组的器械杆（2)可松脱地彼此连接，并且从动器组和 驱动器组借助于机械接口彼此联接。15. -种传动器组，具有至少一个传动器（11，12, 21，22)，用于通过驱动器（13)激活特 别是机器人引导的手术器械的末端执行器（2. 1，2. 2)相对于器械杆（20)的自由度（qi)， 其特征在于，具有设置在所述传动器上的测量装置（31-34)，用于检测所述传动器中的载荷 汜，F2)。16. 如前述权利要求所述的传动器组，其特征在于，所述传动器组具有至少两个特别是 方向相反的传动器（11，12 ;21，22)，用于激活所述末端执行器的同一自由度（qj，其中，所 述测量装置具有至少一个测量器件（31-34)，所述测量器件设置在所述传动器的其中一个 上，用于检测该传动器的载荷。17. 如前述权利要求所述的传动器组，其特征在于，所述测量装置具有：第一测量器件 (31) ，其设置在第一传动器（11)上，用于检测所述第一传动器中的载荷（FJ ;和第二测量 器件（32)，其设置在特别是方向相反的第二传动器（12)上，用于检测所述第二传动器中的 载荷（F2)，其中，所述末端执行器的同一自由度通过所述第一传动器和所述第二传动器来 激活，其中，所述第一测量器件和所述第二测量器件在信号技术上彼此互联。18. 如前述权利要求所述的传动器组，其特征在于，所述第一测量器件和所述第二测量 器件特别是在惠斯登电桥电路的两个支路中补偿性地彼此互联。19. 如前述权利要求所述的传动器组，其特征在于，所述测量装置具有：第三测量器件 (33)，其特别是与所述第一测量器件（31)相对置地设置在所述第一传动器（11)上，用于 检测所述第一传动器中的载荷（FJ ;和第四测量器件（34)，其特别是与所述第二测量器件 (32) 相对置地设置在所述第二传动器（12)上，用于检测所述第二传动器中的载荷（F2)，其 中，所述测量器件，特别是惠斯登全桥电路的第一支路中的所述第一测量器件、第二支路中 的所述第二测量器件、第三支路中的所述第三测量器件和第四支路中的所述第四测量器件 补偿性地彼此互联。20. 如前面任一项权利要求中所述的传动器组，其特征在于，所述测量装置中的测量器 件具有特别是电的、磁弹性的、光和/或声的应变计（31-34)，用于检测机械载荷（Fp F2)， 所述测量器件特别是用于检测机械载荷（匕，F2)的电的、磁弹性的、光和/或声的应变计 (31-34)。21. 如前面任一项权利要求中所述的传动器组，其特征在于，所述测量装置的测量器件 (31-34)至少基本上设置在所述传动器（11，12)上，用于检测所述传动器中的轴向牵引载 荷和/或推压载荷坑，&)。22. 如前面任一项权利要求中所述的传动器组，其特征在于，所述测量装置的测量器件 (31-34)设置在传动器的凹部中和/或壁厚降低的区域中。23. -种手术器械的驱动模块（10)，用于可松脱地与具有末端执行器（2. 1，2. 2)的器 械杆（20)相连接，所述驱动模块具有驱动器（13)和如前面任一项权利要求所述的、位于驱 动模块侧的传动器组（11，12)，用于激活所述末端执行器的至少一个自由度（?)，该传动器 组通过接口与用于激活所述末端执行器的器械杆侧的传动器组（21，22)特别是单侧地、可 平移地联接和/或通过无菌屏障件（4)联接。24. -种手术器械的器械杆（20)，用于可松脱地与驱动模块（10)相连接，所述器械 杆具有末端执行器（2. 1，2. 2)和如前面任一项权利要求所述的、位...

【专利技术属性】
技术研发人员：S·罗美尔，W·肖伯，斯文·布鲁德尼克，
申请(专利权)人：库卡实验仪器有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE